软管的热绝缘的制作方法

文档序号:5801132阅读:171来源:国知局
专利名称:软管的热绝缘的制作方法
技术领域
本发明涉及一种软管本体,其可以用于构成适于传输矿油、原油或类似产 液的软管类型。尤其是,但并不排除其它的,本发明涉及一种在其,卜面的保 护层上具有挤压热绝缘层的软管本体。
背景技术
传鄉也,软管用来,^>人一个地方传输到另一个地方,例如油和/或气和/ 或水。软管在把海底位置连接至胸面位置方面尤其有用。软管通常由软管本体 和一个或多个端接头组装而成。所述软管本体通常由复合层状材料制成,组成 液体和承压管。戶服管结构允许巨大的挠曲而不会弓胞弯应力,该应力会损害 管在寿命期内的功能。所述管本体通常由包含金属层和聚合物层的复合结构制 成。
在很多已知的软管设计中,管包括一层或多层可拉伸的微层。在这种层 上的主要载荷是张力。在高压的应用中,例如在深水和超深水环境中,戶脱可 拉伸的保护层会面临高张力载荷,其来自于内部压力端盖载荷以及重量。由于 这种条件会经历长期的一段时间,因此这会引起所述软管的损坏。基于此,如 果防止了保护层的腐蚀,这将是有用的,因为不然的话,这种腐蚀将会减小所 述管的工作寿命。
没有f跌的软管已旨,在深水(小于3300英尺(1005.84米))和超深7jC (大 于3300英尺)的开发中使用15年以上。该技术使该行业在九"f^代初开始就 能在深水中生产,然后在90年代末^^彩K达到约6500英尺(1981.2米)。大 于6500英尺的7jC深皿了典型的自由悬挂提升器结构和软管通常育,工作的极 限。
在环境条件更加极端的越来越深的位置开采石油是日益增长的需求。在这 种深水和超深水环境下,洋底温度会增加产液冷却到一个导致管路堵塞的温度 的风险。例如,当传输原油时,会由于石蜡成份产生软管的内孔道堵塞。之前 己经提出一种作为克服这种问题的方法,在软管的壁板层周围应该设置热绝缘层,所述壁板层作为组成液^^沿其传输的内孔道的层。该热绝缘在所述管内孔 道与外界的低温间的绝热上有一定的效果由此有利于防止堵塞。但是所提供的 绝热效果是有限的。
已知的绝热技术中的另一个问题是,这种由所谓合成泡沫制造的绝热层通
常应用于呈螺旋型缠绕的绝缘带形式。这M成泡、M常包含^ffl嵌入的非聚
合物(例如玻璃)微球的聚丙烯基体。这种技术的缺点^t于绝热层他们包括
两个制造工艺;第一步挤压出适合的绝缘带,第二步把绝缘带缠绕到软管本体上。
使用已知的绝缘带绝热技术还有另一个缺点是在外 层和内壁板层之间 的环形区鹏的水的露点位于纟鹏相对较低的外保护层内。这是个问题,因为 来自通过内壁板层的渗水的水蒸气育繩过绝缘带层自由地转移至U^J^劍氐的外 保护层形成液体。由此形成的液懒每可能弓IM钢或其他金属丝组成的保护层 的腐蚀。
已知的绝热技术还有另一愤点是在外f斜户层损坏的情形下,例如在油气 田安装软管期间,在软管所述保护层和壁板层之间的环形区^A海水。这会 增加锹金属保护丝腐蚀的风险,导致0M软管早早的损坏。

发明内容
本发明的一个目的是至少部分的减轻上述提到的问题。
本发明具体实施例的一个目的是提供能用于传输产液类型的软管的软管本 体,其包括^0 述软管的内部流体保留层例如壁板层鹏衬和外保妒层之间的 热绝缘层。
本发明具体实施例的一个目的是提供软管本体,其减小由于皿内部流体 保留层的渗斜卩/嫩卜保护层损坏的情形产生的,层腐蚀的风险。
本发明具体实施例的一 个目的是麟一种提升器體和审随能在深水和超 深水环境下工作的软管的方法。
根据本发明的第一个目的,iif共用于软管的软管本体,戶舰软管本体包括-
一流体保留层; 至少一层张力{,层;
至少一层在所述至少一层张力保护层中最外面一层上的挤压热绝缘层;以
及戶;M绝热层上的一外^ 户层。
根据本发明的第二个目的,掛共一种制造软管本体的方法,包括以下步骤:
掛共管状流体保留层;
在流体保留层上形艇少一层张力f娥层;
在戶,至少一层张力保护层中最外面一层上挤压出一热绝缘层;以及 在绝热层上形成一外{,层。
根据本发明的第三个目的,提供一种制造软管的方法,包括以下步骤-把各个端接头紧固至嗽管本体部分两个自由端的每一个上;和 在紧固步骤中,把端接头密封到在软管本体中最外面的张力傲户层和夕卜保
护层之间形成的挤压热绝缘层,由此形成沿软管长度方向上从端接头到端接头
间的液态水壁板。
本发明具体实施例提供了软管本体,其中在外张力保护层的外表面挤压出 一热绝缘层。这形成在所述软管端接头之间沿软管本体连续的层。由此该绝热 层从所述软管的端到端被密封。在绝热层的外表面挤压出保护层,这有许多优 点。首先,提供了热绝缘层减少或消除内管孔道的堵塞,例如当传输原油时通 过保证在壁板层内的温度不降到石蜡的浊点以下。第二个优点是防止水蒸气从
传输液体M:壁板层或里衬穿过环形区到所述水蒸气由于冷温转变成液态水的
外保护层内的对流。这种水液可能反过来渗回管的内孑L道并可能腐蚀任何保护 层。第三,挤压绝热层提供了额外的壁板防止液态7爐入如果外保护层意外破 裂可能有金属丝的区域。这样检测管路的需要可以延缓或避免。
下面将仅仅作为示例描述本发明的具体实施例。


图1示出了软管本体; 图2示出了垂线提升器; 图3示出了制皿程; 图4示出了制皿程;以及 图5示出了制皿程;
图中相同的数字^Hj^t应相同的部件。
具体实施方式
整篇说明书中会提到软管。可以理解软管是管本体部分和一个或多个端接 头的组装体,^端接头端接在管本体的端部。图1示出了根据本发明具体实
施例如何从形皿压管的复合层材料组成管本体100。尽管图1里示出了许多特
定的层,可以理解的是本发明通常可以应用于包含两层或更多层的复合管本体 结构。
如图1所示, 一管本体通常包括;1S面的构架层101。该构架提供了能用作 完全或部分防止内压管道102由于管路降压、外部压力、张力fM 户层压力以及 机械挤压载荷产生M的最内层的联接金属结构。要理解的是本发明具体实施 例能应用于"光滑附L度邻这种'粗糙内孔度'管本体。
内压管道102作为流体保留层,通常包含保证内部液体完整的聚合物层。 要理解的是这个壁板层本身可以包含许多子层。将会理解当可选的构架层被利 用时,流体保留层通常被称作壁板层。在没有这种构架(所谓光滑附LJi作业)
的作业中,保留层可称作里衬。
压力傲户层103是铺设角度舰90。的结构层,用来增加软管对内部和外部 压力以及机械挤压载荷的抵抗性。该层在结构上也支撑内压管道并通常包括联 接金属结构。
软管本体也可以包括一层或更多层的绝缘带104和第一张力保护层105和 第二张力 层106。每层张力保护层为铺设角度通常在20°和55。之间的结构 层。每层用于承受张力负辦卩内部压力。该张力傲户层通常舰的相对缠绕。
软管本体通常也包括外保护层107,其包括用于保护管防止海7XitA和其他 外部环境、腐蚀、磨损和机械损害的聚^/层。
每个软管包括至少一个部分,有时称作节段或管本体100部分,以及与其 一起的定位于软管至少一个端部的端接头。端接头提供形成软管本体和连接器 之间换接的机,置。所示的不同的管层,例如在图1里以在软管和连接器之 间传递载荷的这种方式端接到端接头。
图2示出了适于把例如油禾口/或气和/^7乂这种产液从海底{體201传输到浮 动设备202的提升器装置200。例如,图2中海底^g201是海底流体管路。软 流体管路203包括MP或部M装在海底204或SA海底的软管并用于静止的 场合。浮动设备可以是平台禾口域浮体或如图2所示的船舶提供。提升器200可 以是挠性提升器,那就是说软管M舶连接至鹏底^g。图2也示出了软管本体部分如何能利用为油管205 ,接管206。 可以理解有各种类型的提升器,如本领域技术人员众所周知。本发明具体 实施例可以4顿任何类型的提升器,例如自由悬挂的(自由,垂线提升器),受
一定禾號限制的提升器(浮体、链),完全受P艮提升器鹏闭在管筒里a^r管筒)。
如图1所示, 卜张力,层106的外表面挤压出一热绝缘层108。该热绝 缘层108在位于软管本体部分任一个端部的端接头之间形成连续的层。可以理 解图1所示的层的厚度不是按比例,实际上绝热层108可以比显示的相对更厚 或更薄。连续并密封的绝热层的功能;K重的。该层适当的提供了热绝缘层。 该热绝缘层108适当的Plih了从环形区至拼傲户层内表面的7jC蒸气外流。该绝 热层也适当的提供了额外的壁板以防水从绝热层外表面进入环形区。尽管图1 中未示出,可以理解软管本体可以在热绝缘层108和外fMJ户层107之间形成更 多的层。
要注意的是,通过直接在外张力加强层的外表面挤压绝热层(或者如图1 所示,赵卜张力傲户层106上形成的绝缘带层上),制造步骤数与传统软管本体 相比^>了。其结果是财(^氐。
还有M直接在外张力加强层的外表面挤压绝热层108 M它密封在端接 头里,从管的内部区域向外到保护层内表面的水蒸气对流被阻止。这提高了在 内压保护层外表面和挤压绝热层内表面之间包含钢加强丝的环形区域里的水的 露点温度。这样就Plih或减少了在环形区内的水冷凝和Kfe发生的钢丝剥蚀。
还有通过直接在外张力加强层的外表面挤压绝热层并把它密封在端接头 里,在绝热层108和夕M^护层107之间的冷凝水不能、^A环形区并产,钢丝 的腐蚀环境。
另夕卜还魏过直接 涨力加强层的外表面挤压绝热层108靴它密封在 端接头里,将,免当外保护层107损坏时软管的环形区进水。这样绝热层有 效的作为一额*的液态水{默层{柳。
对于期敏需要良好的^Cil强度和压縮蠕变性能抵抗管外部静水压压力的深 水应用,绝热层可以包括抗高压元件,例如玻璃微球。这在后面会更加详细的 描述。在存在较低的外部压力条件的适中水深的应用中,可以理解挤压绝热层不 需要这种抗压元件,其他类型的挤压材料可以被使用。这也将在后面更详细的 描述。
图3示出了根据本发明具体实施例在软管本体内部部分应用挤压热乡,层 108的方法。根据图3审'J造的挤压热绝缘层108包括1含中空玻璃微球300 的合成泡沫的挤压型材。
聚合物可以例如是熔体流动速率MFIK5-6.0g/10min (在230。C/2.16Kg)的 聚丙烯(例如,"Hifax"EBS153DNAT,或'Hifax"EKS 157DNAT)。适当地, 微球具有足够的水静压压力 1性,因此至少一预定比例例如80%的球经历10 辦中265巴的压力测i貌无损。这种微球的一仲仔是5破等级为38HS和/或 38XHS的3M自泡。适当地在挤压绝热层的挤压工序(管面涂层)中把微球混 合到聚合物中,不优先地与混合工序分开。每个额外的工)^#增加微球损坏的 数量从而不利的影响挤压绝热层的绝热特性。,地,混合和挤压由双螺杆挤 压机来完成。这是另一个措施来保持微球最低的损坏数量从而取得良好的热绝 ^辦性。微辦B聚合物的混合物由螺杆304和圆筒305装置鄉十字头306,在 那里软管本体予M;型部分以图3所示的箭头方向引入。可选地在挤压工序中使 用一放气孔307。内管是预成型的,因此外表面为外张力傲户层106或涂夷妙K^ 护金属丝层的绝缘带层104。取决于软管需要的挠性,可能需要在挤压绝热层的 外表面开槽。这可以通过位于挤压机十字头后面的波纹板轧机实现。冷却装置 308绝缘的管本体具有冷却,,可选地在形戯卜保护层107后它可以在其周围 形成更多的层。
图4示出了另一个在软管本体上应用挤压热绝缘层的方法。如图4所示热 绝缘层108可以是以热塑塑料为基術顿泡沫塑禾微球的合淑包沫的挤压型材。
热塑塑料基体可以例如是熔^^荒动指数为10 ,高、MFI大于10的聚丙烯 (PP)或热塑性弹性体(TPE)。可膨胀微球包含发泡剂。这對顿低熔点聚合 物(Tm 18(TC)的微球(例如Expancel950DU 120或950DU80)的母料被 加至瞎体热塑材料上(例如PP, TPE)。混合物400由单螺杆舰螺杆挤压机挤 压。在挤压工序中,聚合物加热到160,220。之间。适当地,聚合物加热到接 近于180°到200°。在这个皿微球里的发泡剂起反应从而使微球膨胀到它们原 始直径的大约40倍。应该注意的是微球在250。会损坏,因此挤压期间的熔S^温度不应该接近这个温度。取决于软管需要的挠性,可能需要在挤压绝热层外表
面开槽。这可以通过位于挤压机十字头后面的波纹板车L机实现。
根据本发明一个替代的具体实施例,应用挤压热绝缘的另一个方案是挤压
带化学发泡剂的热塑聚合物(例如PP, TPE)。在这个方法中,供料给挤压机的 聚合物不包含微球。在挤压工序期间,聚合物被加热,发泡剂起反应产生气体 在聚合物里膨胀使其形成泡沫。取决于软管需要的挠性,可能需要在挤压绝热 层外表面开槽。这可以通过位于挤压机十字头后面的波纹板轧机实现。这个挤 压热绝缘泡沫制造工艺的装置和如图4所示的使用膨胀塑半 球的挤压复合热 绝缘相同。
根据本发明另一个具体实施例,热塑聚合物(例如PP, TPE或类似物)的 挤压热绝缘泡沫也可以通过物理发泡剂形成。在这个方法中, 一超临界液体(例 如C02 ^N2 ,似物),的^A位于挤压机圆筒和十字头之间的发泡单元(例 如Sulzer光泡单^對蝶置)。可替换的,超临界液体也可以^A挤压机圆筒 中。在超临界状态(高压下)下,液條聚合物里具有非常高的溶度并均匀的 溶化在聚合物熔体里。当十字头中的压力下降,液体的溶度猛烈下降,液体到 气体的相变导致聚合物熔体里产生许多非常小的空隙,形成聚合微泡。取决于 软管需要的挠性,可能需要在挤压绝热层外表面开槽。这可以通过位于挤压机 十字头后面的波纹板车L机 实现。这个4OT物理发泡剂的挤压热绝缘泡沫制3tX 艺的體如图5所示。
如图5所示,热塑聚合物的颗粒状材料500供料给由电机驱动的挤压机的 圆筒。二氧化碳或一些其他这种超临界液術皮^A位于挤压机圆筒和十字头306 之间的单元(501)。可以理解的是超临界液体也可以替换的或另夕卜^A挤压机 的圆筒,例如经由入口 307。液鹏解并在泡沫单元中混合。当十字头306里的 压力下降时,聚合微泡形成,其作为层涂敷在图5中^^边弓l入的管上。作为 一可选的步骤,可在挤压绝热层外表面开槽,另P么挤压层经辨卩體308被冷 却并从图5的右ii移出。可以适当地增加更多的层。
在齡本申请的说明书和权利要求书中,词谱'包括,(comprise)禾口"包含" (contain)以及这些词的变化,例如,"包括,(comprising)和"包括,(comprises), 意揩'包括而不是限于",并不意图排除(和排除)其他组成部分、添加剂、零 件、整数或步骤。在旨本申请的说明书和权禾腰求书中,单数包含sm,除非上下文另行 需要。具体的,不定冠词f顿的地方,本申请应该理解为试图包含复数和单数, 除非上下文另行需要。
本发明的特征、微、特性、复,、化学组分離同特殊目的描述的族具体实施方式
或例子要理解为可应用于在此描述的任何其他目的、具体实施方 式或例子,除非同时是矛盾的。
权利要求
1、用于软管的软管本体,所述软管本体包括流体保留层;至少一层张力保护层;至少一层在所述至少一层张力保护层中最外面一层上的挤压热绝缘层;以及所述绝热层上的一外保护层。
2、 如权利要求1戶/M的软管本体,进一步包括 臓绝热层为挤压合鹏沫层。
3、 如权利要求2所述的软管本体,其中所述挤压合成泡沫层包括许多, 微球。
4、 如权利要求2^M的软管本体,其中戶皿挤压合成泡沫层包手刮午多塑料 微球。
5、 如权禾腰求1戶诚的软管本体,进一步包括戶/M绝热层为使用超临界流体(SCF)或活性发泡剂mn发泡的挤压聚合物PJ月日7石。
6、 如权禾腰求1-5中任一项戶脱的软管本体,其中戶腐挤压层包掛午多沿 至少绝热层长度的区域布置的环,。
7、 如权利要求6戶欣的软管本体,其中戶脱槽布置在绝热层的内和/敬卜表面。
8、 如前面任一项权禾腰求戶舰的软管本体,进一步包括 一在流体保留层和绝热层之间的压力i^户层。
9、 如前面任一项权利要求戶舰的软管本体,进一步包括 一被软管本体流体保留层包围的构架。
10、 如权利要求1-8中任一项戶脱的软管本体,其中戶腿流体保留层包括壁 板层或里衬。
11、 一种包括如前面任一项权利要求戶腿的软管本体的软管,进一步包括: 两个端接头,每个端接头位于软管本体的两个端部中的相应一个,其中所述绝热层包括在端接头之间延伸的连续的层。
12、 如权利要求ll所述的软管,进一步包括每个端接头里至少一个密封,每个密封被布置形成在各个端接头和绝热层 之间的密封,从而在绝热层径向向内的区域和绝热层径向向外的另一个区域之 间形成一液态水壁板层。
13、 一种包括如权利要求10或11戶腿的软管的提升器油管鹏接管。
14、 一种制造软管本体的方法,包括以下步骤 ^f共一管状流体保留层; 在流体保留层上形成至少一层张力保护层;在所述至少一层张力保护层中^卜面一层上挤压出一热绝缘层;以及 在绝热层上形成一外傲户层。
15、 如权利要求14戶腿的方法,进一步包括以下步骤 直接在外张力保护层上挤压绝热层。
16、 如权利要求15戶皿的方法,进一步包括以下步骤 通过挤压包掛午多塑糊敫球的合成泡沫层挤压绝热层。
17、 如权利要求16戶腿的方法,其中戶脱微球为可膨胀的塑f糨球。
18、 如权利要求15戶腿的方法,进一步包括以下步骤通过挤压包掛午多自微球的合成泡沬层挤压绝热层。
19、 如权利要求15所述的方法,进一步包括以下步骤 M挤压包括超临界液体(SCF)或活性发泡剂的聚合物树脂层挤压绝热层。
20、 如权利要求14到19中ft^项戶,的方法,进一步包括以下步骤-在挤压工序期间管从,退出后但是先于冷却前在绝热层内和/嗽卜表面形成环形槽。
21、 如权利要求14到20中任一项戶服的方法,其中流体保留层包括一壁 板层鹏衬。
22、 一种提供软管的方法,包括以下步骤 把M端接头紧固到软管本体部分两个自由端的每一个上;和 在紧固步骤中,把端接头密封到在软管本体中最外面的张力保护层和外保护层之间形成的挤压热绝缘层,由此形成沿软管长度方向上从端接头到端接头 间的液态水壁板。
23、 如权利要求1到9中任一项所述的软管本体用于原油或有关流体的提取、传输離炼或〗彌例如液体氨水的低温液体的用途。
24、 一种基本上如上文参考附图所描述的方法。
25、 结构和布置基本上如上文参考附图所描述的设备。
全文摘要
披露了软管本体、一种制造软管本体的方法和一种制造软管的方法。软管本体包括一流体保留层、至少一层张力保护层、至少一层在所述至少一层张力保护层中最外面一层上的挤压热绝缘层以及所述绝热层上的一外保护层。
文档编号F16L11/00GK101418888SQ20081017995
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月23日 优先权日2007年10月23日
发明者S·布赫纳 申请人:韦尔斯特里姆国际有限公司
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